Способ спекания рудных материалов

 

1. СПОСОБ СПЕКАНИЯ РУДНЫХ МАТЕРИАЛОВ, включакяцих двухслойную загрузку шихты, зажигание и спекание шихты нижнего слоя с прососом н/или продувом киспородсожержащего газа в течение всего процесса и спекание верхнего слоя и/или прососом холодного кислородсодержа1чего газа снизу вверх, отличающийся тем, что, с целью повьииения теплового КПД процесса, спекание шихты верхнего слоя ведут последовательно за спеканиеМ шихты нижнего слоя с прососом нагретого до 400-1200С кислородсодержащего газа в течение всего процесса , причем высота нижнего слоя шихты равна 5-25 высотам зоны горения .

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

ЮМЭЮ

РЕСПУБЛИН (1% (И) 31Д0 С 22 В 1/16

h

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н ABT0PCHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИ ГЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЭОБРЕТЕНИЙ.И ОТКРЬГПФ (21) 2630531/22-02 (22) 16.06.78 (46) 23 -08.83. Бюл. Р 31 (72) В.А.Шурхал (71) Институт газа АН Украинской ССР (53) 669.1; 622.785(088.8) (56) 1. Хилле Г., Пмаух Г. Применение горячего дутья при агломерации.-"Чер-. .ные металлы", 1977, 9 20, с. 17-20.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 418527, кл. С 22 В 1/08, 1970. (54) (57) 1. СПОСОБ СПЕКАНИЯ РУДНЫХ

МАТЕРИАЛОВ, включающих двухслойную загрузку шихты,- зажигание и спекание шихты нижнего слоя с прососом и/или продувсм кислородсожержащего газа в течение всего процесса и спекание верхнего слоя и/или прососом холодного кислородсодержащего газа снизу вверх, отличающийся тем, что, с целью повышения теплового

КПД процесса, спекание шихты верхнего слоя ведут последовательно эа спеканием шихты нижнего слоя с прососом нагретого до 400-1200 С кислородсо; держащего газа в течение всего процесса, причем высота нижнего слоя шихты равна 5-25 высотам эоны горения.

10 36773

Изобретение относится к металлургии, а именно к подготовке рудных материалов, и может быть использовано как в черной и цветной металлургии, так и в химической промышленности.

Известен способ спекания железорудной шихты с однослойной ее загрузкой на паллеты с использованием нагретого воздуха.

После зажигания шихты через слой просасывают нагретый воздух в тече- 10 ние 2 мин ЗОВ от общей продолжительности процесса спекания шихты1 . При этом по сравнению с обычным спеканием . шихты с использованием холодного воздуха. расход твердого топлива, вводимого в шихту перед ее окомкованием, уменьшается на 15%, снижаются также выбросы окиси углерода и окислов серы -с аглсмерационными газами в окружающую среду Г11. о20

Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ спекания рудных материалов, включающий ми о го слой ную з агру э ку шихты, э ажигание. и спекание каждого слоя с просасываниеМ воздуха сверху вниз, причем загрузку и зажигание послецующего слоя производят после спекания материала нижележатФго слоя P2f.

Недостатком известного способа является невозможность использования тепла аглоспека нижележащего слоя в процессе спекания материала вышележащего слоя ° Кроме того, при малой высоте нижележащего слоя, в случае спекания шихты с просасыванием холодного воздуха в момент окончания процес- са спекания в аглоспеке содержится сравнительно небольшое количество тепла. 40

Целью изобретения является повышение теплового КПД процесса спекания.

Поставленная цель достигается тем, что согласно способу спекания рудных материалов, включающему двухслойную загрузку шихты, зажигание и спекание шихты нижнего слоя с прососом и/или продувом кислородсодержащего газа в течение всего процесса 5О и спекание верхнего слоя с прососом и/или продувом кислородсодержащего газа снизу вверх. Спекание шихты верхнего -слоя ведут последовательно за спеканием шихты нижнего слоя с прососом нагретого до 400-1200 С кислородсодержащего газа в течение всего процесса, причем высота нижнего слоя шихты равна 5-25 высотам зоны горения.

При.спекании шихты с прососом нагретого кислородсодержащего газа с концентрацией кислорода 14-40% в течение всей продолжительности процесса расход твердого топлива уменьшается на 35-бОЪ. Кроме того, при спе- 65 канин с пониженным содержанием твер= дого топлива уМеньшается концентрация окиси углерода и соотношение между

С0 и СО в отходящем агломерационном газе, т.е. возрастает степень использования химической энергии углерода и снижаются выбросы токсичной окиси углерода в окружающее пространство.

На чертеже изображена схема осуществления способа.

Из бункера 1 на движущуюся колосниковую решетку 2 загружают нижний слой шихты высотой 0,16-0,70 м и зажигают просасыванием сверху вниз газа, преимущественно продуктов сгорания топлива, образующихся при его сжигании в зажигательном горне 3.

По окончании зажигания шихта поступает под газоплотный колпак 4, в кото-. рый подается .кислородсодержащий гаэ, нагретый известным способом до 2001300 С и содержащий 14-40% свободного кислорода. Кислородсодержащий газ просасывают или (и) продувают сверху вниз в течение всего процесса спекания шихты нижнего слоя. По окончании спекания шихты нижнего слоя на поверхность пирога аглоспека из бункера

5 загружают шихту вышележащего слоя, при спекании которой просасывают или (и) продувают снизу вверх кислородсодержащий гаэ с концентрацией

14-40% кислорода и температурой окружающего пространства. Перед подходом эоны горения к поверхности верхнего слоя загружают шихту третьего слоя,,которую спекают аналогично второму слою и т,д, Пример 1. При спекании шихты с содержанием 5,4% горючего углерода по известному способу в слое высотой

0,165 м с просасыванием после зажига-. ния шихты холодного воздуха с температурой 20 С средняя температура аглоспека по окончанию процесса состав. ляет 400 С. При кажущейся плотности аглоспека „ =1685 кг/м, высоте

Ъ пирога спека H=0,15 м (усадка слоя в процессе спекания 15 мм), количество тепла, содержащегося в аглоспекв при помощи поперечного сечения пирога

1 м составляет 87960 кДж или

343800 кДж/т аглоспека. В агломерационном газе содержится 3,6Ъ окиси углерода, при этом отношение СО:C+ составляет 0,172.

Пример 2. Шихту нижнего слоя высотой 0,165 м с содержанием

4,75% горючего углерода спекают с прососом холодного воздуха. По окончании процесса средняя температура аглоспека составляет 350 С, теплосодержание аглоспека / =76800 кДж или

301000 кДж/т аглоспека. В агломерационном газе содержится 3,37% окиси углерода при отношении CO:СО =0,154.

Пример 3. Пихту нижнего слоя высотой 0,165 м с содержанием 3,38%

1036773

1О

Пример 8. Шихту нижнего слоя высотой 0,125 м спекают аналогично примеру 5. По окончании процесса ших- 6О ты нижнего слоя средняя температура аглоспека T=SOO С, а теплосодержание

130000 кДж или 528000 кДж аглоспека T=800 С, а теплосодержание Q>=

130000 кДж иди 528000 кДж аглоспека.65, горючего углерода спекают с прососом холодного воздуха. По окончании процесса средняя температура аглоспека

Т=ЗОО С с теплосодержание Яз=

=64830 кДж,или 256500 кДж/т аглоспека . СО=2,66Ъ, а СО:СО2=0,142.

Пример 4. Шихту нижнего . слоя высотой О, 165 м, содержащую

4,75Ъ горючего углерода, спекают по предлагаемому способу с просасыванием сверху вниз после ее зажигания кислородсодержащего газа с концентрацией кислорода 20,3Ъ и температурой 200 С, а шихту верхнего слоя, содержащую 4,75Ъ углерода, спекают с.просасыванием снизу вверх кисло- 15 родсодержащего газа с концентрацией кислорода 20,3Ъ. По окончании процесса спекания шихты аглоспек нижнего слоя имеет среднюю температуру

550 С и теплосодержание Q4=119550 кДж О йли 528000 кДж/т аглосиека. В агломерационных газах содержится 3,3Ъ СО при отнсшении CO:СО =0,152.

Пример 5. Шихту нижнего слоя высотой 0,165 м, содержащую 3,40Ъ . горючего углерода, спекают с просасыванием кислородсодеряащего газа с концентрацией 20,3Ъ О2 и температурой

4000С, далее аналогично примеру 4. ,По окончании спекания аглоспек име. ет среднюю температуру 800 С и содер- ЗО жит тепла Я;-171600 кДж или 67900 кДж/т аглоспека.

Пример б. Шихту нижнего слоя высотой 0,165 м, содержащую 3,4Ъ углерода, опекают с просасыванием кислородсодержащего газа с О =20,3Ъ и температурой 800 С, а шихту верхнего слоя, содержащую 3,4Ъ углерода, спекают с продувом холодного кислородсо. держащего газа с 20,3Ъ О и T=20 С. 4О

По. окончании процесса спекания шихты нижнего слоя средняя температура аглоспека T Ä =1000 C, а теплосодержание Q<=273000 кДж илй 1080000 кДж/т аглосйека.

Пример 7. Шихту нижнего слоя высотой 0,165 м, содержащую З,ОЪ горючего углерода, спекают с просасыванием кислородсодержащего газа с концентрацией 20,3Ъ О и температурой 5О

1200 С. Шихту верхнего слоя спекают. аналогично примеру 6 ° .По окончании процесса спекают шихты нижнего слоя, аглоспек имеет температуру 1260 С и .содержит тепла Q =333600 кДж или 1320000 кДж/т аглоспека.

1 I

Пример 9 пихту нижнего слоя высотой 0,25 и спекают аналогично примеру 5. По окончании процесса спекания нижнего слоя T „ =800- С, à Q =

=260000 кДж иди 1029000 кДж/т аглоспека., Пример 10. Шихту нижнего слоя высотой 0,35 м спекают аналогично примеру 5. По окончании процесса спекания шихты нижнего слоя Tq> =

=8000C, Q =364000 кДж/ или 1440000 кДж/т аглоспека.

Пример 11. Шихту нижнего слоя высотой 0,425,м спекают аналогично примеру 5. По окончании процесса спекания шихты нижнего слоя

Тсп =800 С, Я =442000 кДж или

1749000 кДж/т спека..

Пример 12. Шихту нижнего слоя высотой 0,25 м, содержащую 3,4Ъ горючего. углерода, спекают в атмосфере нагретого кислородсодержащего га-. за с 3,5Ъ О .и температурой 1200 С.

Шихту верхнего слоя спекают аналогично примеру б.

В агломерационном газе периода спекания шихты нижнего слоя содержится 4,8Ъ окиси углерода при отношении

СО:CO2=0,246.

II р и м е р 13. Шихту нижнего слоя аналогично примеру 12 спекают с просасыванием кислородсодержащего газа с 7,9Ъ О и температурой 1080 С.

Далее аналогично примеру 6, в агломерационных газах периода спекания шихты верхнего слоя содержалось 3,5Ъ

СО при СО:CO =0,151.

Пример 14. Шихту нижнего слоя аналогично примеру 12 спекают с просасыванием кислородсодержащего газа с 14,0Ъ кислорода и температурой 640 С. Далее аналогично примео ру б. В агломерационном газе периода спекания шихты нижнего слоя содержится 2,6Ъ окиси углерода при СОгCO =

=0,094.

II p и м е р 15. Шихту нижнего слоя аналогично примеру 12 спекают с просасыванием кислородсодержащего газа с 20,3Ъ кислорода и температурой 600 С. Далее аналогично примеру б;.

В агломерационных газах периода спекания шихты нижнего слоя содержится

2,5Ъ СО при СО:СО =0,09.

В таблице приведены данные промышленных экспериментов, проведенных непосредственно на агломашине, которые показывают, что с уменьшением содержания горючего углерода в шихте с

5,40 до 3,38Ъ, т.е. на 37,4Ъ, относительное содержание окиси углерода в агломерационном газе уменьшилось с

3,60 до 2,50Ъ (на 26,1Ъ относит.), а отношение СОЛСО - с 0,172 до 0,090 (на 52,3Ъ). Соответственно уменьшились выбросы окиси углерода в окружающую среду и повысилась степень использования химической энергии .угле1036773

10 рода топлива в процессе спекания. Од1 нако с уменьшением расхода твердого топлива при использовании для процесса спекания шихты нижнего слоя холодного воздуха тепла, выделяющегося при сгорании углерода, недостаточно для получения качественного агломерата. результаты исследований по приме рам 1-15 приведены в таблице.

Из сопоставления концентраций окиси углерода в агломерационном га,зе периода спекания шихты нижнего слоя в примерах 12-15 вытекает, что концентрация окиси углерода резко уменьшается с повышением концентрации кислорода в просасываемом через слой 15 кислородсодержащем газе с 3,9 до

14,0В. Дальнейшее повышение концентрации кислорода в йислородсодержащем газе практически мало сказывается на содержании окиси углерода в аглогазе, эр однако сущеcTвенно сказывается на вертикальной скорости спекания шихты

H производительности агломашины.

При температуре кислородсодержаще"

1о газа менее 400 С полученный пласт аглоспека содержит сравнительно небольшое количество теПла, кроме того,. его температура мало отличается от средней температуры аглоспека при спекании шихты по известному способу, а следовательно, процесс малоэффективен. При температуре кислородсодержащего..газа более 1200 С возникает опасность получения спека с наличием в нем значительного количества жидкой фазы. В результате за" метно увеличивается гидравлическое сопротивление аглоспека и уменьшается производительность агломашиныi

Пределы по .высоте нижнего слоя шихты выбраны посредством сопоставления 40 теплосодержания аглоспека по окончанин спекания шихты нижнего слоя с потребностью в тепле на получение качественного агломерата при спекании шихты верхнего слоя. При обычном спекании расход телла на 1 т аглосйека составляет 2100000 кДж, из них выделяется при сгорании твердого топлива 1765000 кДж. В идеальном случае это количество тепла может быть заменено теплом, содержащимся в аглоспекв нижнего слоя.

В реальных. условиях ведения агломерационного процесса высота слоя, в котором полностью формируется эона охлаждения аглоспека, обеспечивающая подогрев просасываемого,(продуваемого) через слой воздуха, составляет

0,15-0,20 м. Количество аглоспека, полученного из слоя шихты высотой

0,2 м, составляет 0,3 т, а количество тепла, необходимого для его получения, 630000 кДж, из них за счет твердого топлива 525000 кДж. Таким образом, полезно испольэовать для спекания шихты верхнего слоя тепла, порядка 450000-550000 кДж. Такое количество тепла имеет пирог аглоспека, высотой около 0,70 м при температуре кислородсодержащего газа, расходуемого на спекание шихты нижнего слря, 200 С или высотой около 0;16 м при температуре кислородсодержащего газа 1300б C.

Таким образом, необходимо поддерживать высоту нижнего слоя, равной

0,15-0,7 м, что соответствует 5-25 высотам зоны горения.

Экономический эффект от применения изобретения выражается в экономии твердого топлива, а также в уменьшении выбросов окиси углерода и оксидов серы в окружающую среду.. 1036773

Е 1.у. \ь . I Ц 5 Ц«ьЪ

ОЕ«о

U.н 6«

1.

t !

I

t о .ю с о . со

Сч Ф:

««Ъ «-« «,е-«

"о.о о с i c CFl «»1 С»1 л ««» «О \О о. о о an .о о. о о

«-« a«» сО Ch Ф ««t о «съ «ч r D .с Ъ

«ьЪ «Ч «СЪ О «4 ««

D с

«»Ъ

«» О

CO с

СьЪ

° «ь

С Ъ о о ьь . с о .о. о о о. о. о.о о о о ю

D СьЪ an E«»

Ф Ф Ch е« а«» ««ь е4 « »

Ю «-3 «-«

I Е»« ом

8ее

5 5io о-. о о о о о о. о с Ъ а«»

««СЧ о. о о -о

О «О

С Ъ . Сь»

СьЪ

«Ч « Ъ о о о о

ao t».

«ьЪ «»Ъ

«»а

СЧ о

«О

О\ л о ., о

«СЪ а «Е СЧ Э Ч «Г «! О с Ф «О С Ъ

Ю с с ьс с Сь» . с с.

Ю В .«Ч Ф W. Î W W Н и «.« ° W Л В. СЧ а Ф Ф Ф Ф а .а В Ф Ф ..Н.. Ф".««Ъ :а

1 О О

1 . ° I ÆI« ! не

BIO!

à —-l

) d О О «О

° у ««ь ««ь «3 «Г) т« ««а« . «Ч ««

° с с с о о. а о о о

Ch

D с о

«Ъь

«ta

D с о

I

: 1

Ф «Ч «Ч Ф . Ф CO

° ь с с с ьь с сч «ч t» . «ч сч сч э г о с . ««» «»ь о .D СЪ СЪ .Ч Г4 Ch . Л <»Ъ

СьЪ .

CO- с СьЪ «Ч с

«Ч Сь» 1 » СЧ в.1 1«Я

O l Oz и 1.

1.

Iо сч .о «ч Сч «ч

СЪ О. ц> Л 1О «О «О с с с с с с ьь

cv «ч w cv сч «ч

С>. 1 ь«О

\О РЪ а«» с

С"Ъ Сь» СЧ

«Ч ао Ф an с с с

«ч з о о о Ф сч,о

I о

I OR-ю.ае е .

I а « ««t «ь»ь е «о е ,1 l«lent . eP««t,o

1 Э IOС о о о о о о о о о о о о о «ч

«Ч ««ь . Ф . «.«

1

1. ю о

Ю

««ь а о,о

СЧ СЧ СЧ

Сь» . СьЪ Сь) с

СьЪ СьЪ СьЪ Сь» с с с о о о о

CV «Ч СЧ «Ч

Сь» С Ъ СьЪ Сь» с с. с с о .о о о

СЧ СЧ СЧ «Ч

«»a Ch i i

С Ъ Л о о .о

СЧ СЧ СЧ о:- о с

Ф СьЪ Ф 1О

D a о о

° с с с

««Ъ Сь» СьЪ С Ъ О IO a«» acl

Ю с Оо. о Ф о о с с

СьЪ . С»Ъ

Ю «О

Ю с

СьЪ

Ю о о с

С Ъ СьЪ

1

1 !

1

1 о о.о о о о

° «ь ««ь ««ь с .с с . с

Сь» Сс1 СьЪ Сь»

«О «СЪ О О «Ч т «ч .« о

«ь с \ . с . ««ь СьЪь СьЪ Сь»

Ю an

««ь с о о

° «ь «t с с

««Ъ с . с

В

«СЪ а а

;! ае

1-: Х

«М СЧ Сь» ««ь.о

ОЪ «

« . ! М!1 . 1

I 1

1 й!5 ,I g,1t .: I, Е1О цt о

О 1«ОЯ

1. «Ю

Й А ««аое е о

° 1 ЕОО ! 8" 83

1 О. 1 ю 1

I . и 1

Е I I

5I t45 а»с I «» ж

Ож-! О О.

I t«g t ЖЦ I

-1 ° 1« Е I . и«1О»

1, (Ф Ц 1 «»

) t«! g I Q(o I ее!о .1 Kent V

О 1е3

8 еж

«

Ф»О,сО аЪ Е ««Ъ . «« СЪ Ю,««

« « « « . «-4 «4 ь Т 4 % « ., % С «« с, с с с \ с

О . О О D О Ю .О О

««с I е н

CO., Ф 1

I а ° i

I

1 о о о о 1

СЧ. «О. 1

Ф «р о I сч сч ° I I

I, I

Цi «СЪ I с с сч сч I

«О .«О . «

I. 1 .

О СЪ с

Ю

10 36773

ВНИИПИ Закаэ 5944/26 Тираж 627 Подписное

Филиал ППП "Патент", r.Óæroðoä,óë.Ïðoåêòíàÿ,4